ISO 10816-1 Norm und instrumentelle Umsetzung der Schwingungsdiagnostik unter Verwendung des Balanset-1A-Systems

Zusammenfassung

Dieser Bericht enthält eine umfassende Analyse der internationalen regulatorischen Anforderungen an den Schwingungszustand von Industrieanlagen, die in ISO 10816-1 und den davon abgeleiteten Normen definiert sind. Das Dokument gibt einen Überblick über die Entwicklung der Normung von ISO 2372 bis zur aktuellen ISO 20816, erläutert die physikalische Bedeutung der gemessenen Parameter und beschreibt die Methodik zur Bewertung der Schwere von Schwingungszuständen. Besonderes Augenmerk wird auf die praktische Umsetzung dieser Regeln unter Verwendung des tragbaren Auswucht- und Diagnosesystems Balanset-1A gelegt. Der Bericht enthält eine detaillierte Beschreibung der technischen Eigenschaften des Geräts, der Algorithmen für seinen Betrieb im Vibrometer- und Auswuchtmodus sowie methodische Leitlinien für die Durchführung von Messungen zur Gewährleistung der Einhaltung der Zuverlässigkeits- und Sicherheitskriterien für rotierende Maschinen.

Geräte

Portabler Balancer & Schwingungsanalysator Balanset-1A

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Teile

Schwingungssensor

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Teile

Optischer Sensor (Laser-Tachometer)

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Geräte

Balanset-4

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Magnetischer Ständer Größe-60-kgf

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Teile

Reflektierendes Band

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Geräte

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Kapitel 1. Theoretische Grundlagen der Schwingungsdiagnostik und Entwicklung der Standardisierung

1.1. Physikalische Eigenschaften von Schwingungen und Auswahl der Messparameter

Vibrationen sind als diagnostischer Parameter der aussagekräftigste Indikator für den dynamischen Zustand eines mechanischen Systems. Im Gegensatz zu Temperatur oder Druck, die integrale Indikatoren sind und oft mit einer Verzögerung auf Fehler reagieren, überträgt das Vibrationssignal Informationen über die innerhalb des Mechanismus wirkenden Kräfte in Echtzeit.

Die Norm ISO 10816-1 basiert wie ihre Vorgängernormen auf der Messung der Schwinggeschwindigkeit. Diese Wahl ist kein Zufall, sondern ergibt sich aus der energetischen Natur der Beschädigung. Die Schwinggeschwindigkeit ist direkt proportional zur kinetischen Energie der schwingenden Masse und damit zu den Ermüdungsspannungen, die in Maschinenkomponenten auftreten.

Die Schwingungsdiagnostik verwendet drei Hauptparameter, die jeweils ihr eigenes Anwendungsgebiet haben:

Vibrationsverschiebung (Verschiebung)Die in Mikrometern (µm) gemessene Schwingungsamplitude. Dieser Parameter ist entscheidend für langsam laufende Maschinen und für die Bewertung von Spielräumen in Gleitlagern, wo es wichtig ist, einen Kontakt zwischen Rotor und Stator zu verhindern. Im Zusammenhang mit ISO 10816-1 ist die Verschiebung nur begrenzt einsetzbar, da bei hohen Frequenzen selbst kleine Verschiebungen zerstörerische Kräfte erzeugen können.

Schwingungsgeschwindigkeit (Geschwindigkeit): Die Oberflächenpunktgeschwindigkeit, gemessen in Millimetern pro Sekunde (mm/s). Dies ist ein universeller Parameter für den Frequenzbereich von 10 bis 1000 Hz, der die wichtigsten mechanischen Defekte abdeckt: Unwucht, Fehlausrichtung und Lockerung. ISO 10816 verwendet die Schwinggeschwindigkeit als primäres Bewertungskriterium.

Vibrationsbeschleunigung (Beschleunigung)Die Änderungsrate der Schwingungsgeschwindigkeit, gemessen in Metern pro Sekunde zum Quadrat (m/s²) oder in g-Einheiten. Die Beschleunigung charakterisiert Trägheitskräfte und reagiert am empfindlichsten auf hochfrequente Prozesse (ab 1000 Hz), wie z. B. beginnende Defekte an Wälzlagern oder Probleme beim Zahneingriff.

ISO 10816-1 konzentriert sich auf Breitbandschwingungen im Bereich von 10 bis 1000 Hz. Das bedeutet, dass das Messgerät die Energie aller Schwingungen innerhalb dieses Bandes integrieren und einen einzigen Wert ausgeben muss – den Effektivwert (RMS-Wert). Die Verwendung des Effektivwerts anstelle des Spitzenwerts ist gerechtfertigt, da der Effektivwert die Gesamtleistung des Schwingungsprozesses über die Zeit charakterisiert, was für die Bewertung der thermischen und Ermüdungsauswirkungen auf den Mechanismus relevanter ist.

1.2. Historischer Kontext: Von ISO 2372 zu ISO 20816

Um die aktuellen Anforderungen zu verstehen, muss man ihre historische Entwicklung analysieren.

ISO 2372 (1974)Der erste globale Standard, der die Klassifizierung von Maschinen nach Leistung einführte. Er definierte Maschinenklassen (Klasse I – Klasse IV) und Bewertungszonen (A, B, C, D). Obwohl er 1995 offiziell zurückgezogen wurde, werden die Terminologie und die Logik dieses Standards in der Ingenieurpraxis nach wie vor häufig verwendet.

ISO 10816-1 (1995)Diese Norm ersetzte ISO 2372 und ISO 3945. Ihre wichtigste Neuerung war eine klarere Unterscheidung der Anforderungen je nach Fundamenttyp (starr oder flexibel). Die Norm wurde zu einem “Dachdokument”, das allgemeine Grundsätze definiert (Teil 1), während spezifische Grenzwerte für verschiedene Maschinentypen in nachfolgende Teile ausgelagert wurden (Teil 2 – Dampfturbinen, Teil 3 – Industriemaschinen, Teil 4 – Gasturbinen usw.).

ISO 20816-1 (2016)Die moderne Version der Norm. ISO 20816 vereint die Normenreihe 10816 (Schwingungen nicht rotierender Teile) und die Normenreihe 7919 (Schwingungen rotierender Wellen). Dies ist ein logischer Schritt, da für eine vollständige Bewertung kritischer Anlagen beide Parameter analysiert werden müssen. Für die meisten allgemeinen Industriemaschinen (Ventilatoren, Pumpen), bei denen der Zugang zur Welle schwierig ist, bleibt jedoch die in ISO 10816 eingeführte Methodik auf der Grundlage von Gehäusemessungen vorherrschend.

Dieser Bericht konzentriert sich auf ISO 10816-1 und ISO 10816-3, da diese Dokumente die wichtigsten Arbeitsinstrumente für etwa 90% Industrieanlagen sind, die mit tragbaren Geräten wie Balanset-1A diagnostiziert werden.

Kapitel 2. Detaillierte Analyse der Methodik nach ISO 10816-1

2.1. Umfang und Einschränkungen

ISO 10816-1 gilt für Schwingungsmessungen an nicht rotierenden Maschinenteilen (Lagergehäuse, Füße, Tragrahmen). Die Norm gilt nicht für Schwingungen, die durch akustische Geräusche verursacht werden, und umfasst keine Hubmaschinen (diese fallen unter ISO 10816-6), die aufgrund ihres Funktionsprinzips spezifische Trägheitskräfte erzeugen.

Ein wichtiger Aspekt ist, dass die Norm In-situ-Messungen regelt – unter realen Betriebsbedingungen, nicht nur auf einem Prüfstand. Das bedeutet, dass die Grenzwerte den Einfluss des realen Fundaments, der Rohrleitungsanschlüsse und der Betriebslastbedingungen berücksichtigen.

2.2. Klassifizierung der Ausrüstung

Ein wesentliches Element der Methodik ist die Einteilung aller Maschinen in Klassen. Die Anwendung der Grenzwerte der Klasse IV auf eine Maschine der Klasse I kann dazu führen, dass ein Ingenieur einen gefährlichen Zustand übersieht, während das Gegenteil zu ungerechtfertigten Stilllegungen von einwandfreien Anlagen führen kann.

Gemäß Anhang B der ISO 10816-1 werden Maschinen in folgende Kategorien unterteilt:

Tabelle 2.1. Maschinenklassifizierung gemäß ISO 10816-1

Klasse	Beschreibung	Typische Maschinen	Fundamenttyp
Klasse I	Einzelteile von Motoren und Maschinen, die strukturell mit dem Aggregat verbunden sind. Kleine Maschinen.	Elektromotoren bis 15 kW. Kleine Pumpen, Hilfsantriebe.	Jede
Klasse II	Mittlere Maschinen ohne spezielle Fundamente.	Elektromotoren 15–75 kW. Motoren bis 300 kW auf starrer Basis. Pumpen, Ventilatoren.	Normalerweise starr
Klasse III	Große Antriebsmaschinen und andere große Maschinen mit rotierenden Massen.	Turbinen, Generatoren, Hochleistungspumpen (>75 kW).	Starr
Klasse IV	Große Antriebsmaschinen und andere große Maschinen mit rotierenden Massen.	Turbogeneratoren, Gasturbinen (>10 MW).	Flexibel

Problem bei der Identifizierung des Fundamenttyps (starr vs. flexibel):

Die Norm definiert ein Fundament als starr, wenn die erste Eigenfrequenz des Systems “Maschine-Fundament” über der Haupterregungsfrequenz (Rotationsfrequenz) liegt. Ein Fundament ist flexibel, wenn seine Eigenfrequenz unter der Rotationsfrequenz liegt.

In der Praxis bedeutet dies:

• Eine Maschine, die an einem massiven Betonboden einer Werkstatt verschraubt ist, gehört in der Regel zu einer Klasse mit starrem Fundament.
• Eine Maschine, die auf Schwingungsdämpfern (Federn, Gummipuffern) oder auf einem leichten Stahlrahmen (z. B. einer Überbaukonstruktion) montiert ist, gehört zu einer Klasse mit flexibler Fundamentierung.

Diese Unterscheidung ist entscheidend, da eine Maschine auf einem flexiblen Fundament mit höherer Amplitude vibrieren kann, ohne gefährliche innere Spannungen zu erzeugen. Daher sind die Grenzwerte für Klasse IV höher als für Klasse III.

2.3. Schwingungsbewertungszonen

Anstelle einer binären Bewertung nach “gut/schlecht” bietet die Norm eine vierstufige Skala, die eine zustandsorientierte Instandhaltung unterstützt.

Zone A (Gut): Vibrationsniveau für neu in Betrieb genommene Maschinen. Dies ist der Referenzzustand, der nach der Installation oder einer größeren Überholung erreicht werden muss.

Zone B (Befriedigend)Maschinen, die für einen uneingeschränkten Langzeitbetrieb geeignet sind. Der Vibrationspegel ist höher als ideal, beeinträchtigt jedoch nicht die Zuverlässigkeit.

Zone C (Ungenügend): Maschinen, die für einen langfristigen Dauerbetrieb ungeeignet sind. Die Vibrationen erreichen ein Niveau, bei dem eine beschleunigte Abnutzung der Komponenten (Lager, Dichtungen) einsetzt. Der Betrieb ist unter verstärkter Überwachung für einen begrenzten Zeitraum bis zur nächsten planmäßigen Wartung möglich.

Zone D (Inakzeptabel): Vibrationspegel, die zu einem katastrophalen Ausfall führen können. Eine sofortige Abschaltung ist erforderlich.

2.4. Schwingungsgrenzwerte

Die folgende Tabelle fasst die Grenzwerte für die RMS-Schwinggeschwindigkeit (mm/s) gemäß Anhang B der Norm ISO 10816-1 zusammen. Diese Werte sind empirisch und dienen als Richtwerte, wenn die Angaben des Herstellers nicht verfügbar sind.

Tabelle 2.2. Grenzwerte für Schwingungsbereiche (ISO 10816-1 Anhang B)

Zonengrenze	Klasse I (mm/s)	Klasse II (mm/s)	Klasse III (mm/s)	Klasse IV (mm/s)
A / B	0.71	1.12	1.80	2.80
B / C	1.80	2.80	4.50	7.10
C / D	4.50	7.10	11.20	18.00

Analytische Interpretation. Betrachten wir den Wert 4,5 mm/s. Bei kleinen Maschinen (Klasse I) ist dies die Grenze zum Notfallzustand (C/D), der eine Abschaltung erfordert. Bei mittelgroßen Maschinen (Klasse II) ist dies die Mitte des Bereichs, der “Aufmerksamkeit erfordert”. Bei großen Maschinen auf einem starren Fundament (Klasse III) ist dies lediglich die Grenze zwischen dem “zufriedenstellenden” und dem “unzufriedenstellenden” Bereich. Bei Maschinen auf einem flexiblen Fundament (Klasse IV) ist dies ein normales Betriebsvibrationsniveau (Zone B).

Diese Entwicklung zeigt das Risiko der Verwendung allgemeingültiger Grenzwerte. Ein Ingenieur, der für alle Maschinen die Regel “4,5 mm/s ist schlecht” anwendet, könnte entweder den Ausfall einer kleinen Pumpe übersehen oder einen großen Turbokompressor ungerechtfertigt ablehnen.

Kapitel 3. Besonderheiten von Industriemaschinen: ISO 10816-3

Während ISO 10816-1 den allgemeinen Rahmen definiert, unterliegen in der Praxis die meisten industriellen Einheiten (Pumpen, Ventilatoren, Kompressoren über 15 kW) dem spezifischeren Teil 3 der Norm (ISO 10816-3). Es ist wichtig, den Unterschied zu verstehen, da Balanset-1A häufig zum Auswuchten von Ventilatoren und Pumpen verwendet wird, die unter diesen Teil fallen.

3.1. Maschinengruppen in ISO 10816-3

Im Gegensatz zu den vier Klassen in Teil 1 werden Maschinen in Teil 3 in zwei Hauptgruppen unterteilt:

Gruppe 1: Große Maschinen mit einer Nennleistung von mehr als 300 kW. Zu dieser Gruppe gehören auch elektrische Maschinen mit einer Wellenhöhe von mehr als 315 mm.

Gruppe 2: Mittelgroße Maschinen mit einer Nennleistung von 15 kW bis 300 kW. Zu dieser Gruppe gehören elektrische Maschinen mit einer Wellenhöhe von 160 mm bis 315 mm.

3.2. Schwingungsgrenzen in ISO 10816-3

Die Grenzen hängen hier auch von der Art des Fundaments ab (starr/flexibel).

Tabelle 3.1. Schwingungsgrenzwerte gemäß ISO 10816-3 (RMS, mm/s)

Zustand (Zone)	Gruppe 1 (>300 kW) Starre	Gruppe 1 (>300 kW) Flexibel	Gruppe 2 (15–300 kW) Starre Bauweise	Gruppe 2 (15–300 kW) Flexibel
A (Neu)	< 2,3	< 3,5	< 1,4	< 2,3
B (Langzeitbetrieb)	2,3 – 4,5	3,5 – 7,1	1,4 – 2,8	2,3 – 4,5
C (Eingeschränkter Betrieb)	4,5 – 7,1	7,1 – 11,0	2,8 – 4,5	4,5 – 7,1
D (Schaden)	> 7.1	> 11,0	> 4.5	> 7.1

Datensynthese. Ein Vergleich der Tabellen ISO 10816-1 und ISO 10816-3 zeigt, dass ISO 10816-3 strengere Anforderungen an Maschinen mittlerer Leistung (Gruppe 2) auf starren Fundamenten stellt. Die Grenze der Zone D ist auf 4,5 mm/s festgelegt, was mit der Grenze für Klasse I in Teil 1 übereinstimmt. Dies bestätigt den Trend zu strengeren Grenzwerten für moderne, schnellere und leichtere Geräte. Bei der Diagnose eines 45-kW-Ventilators auf einem Betonboden mit Balanset-1A sollten Sie sich auf die Spalte “Gruppe 2 / Starre” dieser Tabelle konzentrieren, wo der Übergang zur Notfallzone bei 4,5 mm/s erfolgt.

Kapitel 4. Hardware-Architektur des Balanset-1A-Systems

Um die Anforderungen der Normen ISO 10816/20816 zu erfüllen, benötigen Sie ein Gerät, das genaue und wiederholbare Messungen liefert und den erforderlichen Frequenzbereichen entspricht. Das von Vibromera entwickelte Balanset-1A-System ist eine integrierte Lösung, die die Funktionen eines Zweikanal-Schwingungsanalysators und eines Feldauswuchtgeräts vereint.

4.1. Messkanäle und Sensoren

Das Balanset-1A-System verfügt über zwei unabhängige Schwingungsmesskanäle (X1 und X2), die gleichzeitige Messungen an zwei Punkten oder in zwei Ebenen ermöglichen.

Sensortyp. Das System verwendet Beschleunigungsmesser (Vibrationswandler, die die Beschleunigung messen). Dies ist der moderne Industriestandard, da Beschleunigungsmesser eine hohe Zuverlässigkeit, einen breiten Frequenzbereich und eine gute Linearität bieten.

Signalintegration. Da ISO 10816 die Bewertung der Schwinggeschwindigkeit (mm/s) vorschreibt, wird das Signal der Beschleunigungsmesser in Hardware oder Software integriert. Dies ist ein kritischer Schritt der Signalverarbeitung, bei dem die Qualität des Analog-Digital-Wandlers eine entscheidende Rolle spielt.

Messbereich. Das Gerät misst die Schwinggeschwindigkeit (RMS) im Bereich von 0,05 bis 100 mm/s. Dieser Bereich deckt alle Bewertungszonen der ISO 10816 vollständig ab (von Zone A 45 mm/s).

4.2. Frequenzcharakteristik und Genauigkeit

Die messtechnischen Eigenschaften von Balanset-1A entsprechen vollständig den Anforderungen der Norm.

Frequenzbereich. Die Basisversion des Geräts arbeitet im Frequenzbereich von 5 Hz bis 550 Hz.

Die Untergrenze von 5 Hz (300 U/min) übertrifft sogar die Anforderung der Norm ISO 10816 von 10 Hz und unterstützt die Diagnose von langsam laufenden Maschinen. Die Obergrenze von 550 Hz deckt bis zur 11. Harmonischen für Maschinen mit einer Drehfrequenz von 3000 U/min (50 Hz) ab, was ausreicht, um Unwucht (1×), Fehlausrichtung (2×, 3×) und Lockerungen zu erkennen. Optional kann der Frequenzbereich auf 1000 Hz erweitert werden, wodurch die Standardanforderungen vollständig abgedeckt werden.

Amplitudengenauigkeit. Der Amplitudenmessfehler beträgt ±5% des Skalenendwerts. Für operative Überwachungsaufgaben, bei denen die Zonengrenzen um Hunderte von Prozent variieren, ist diese Genauigkeit mehr als ausreichend.

Phasengenauigkeit. Das Gerät misst den Phasenwinkel mit einer Genauigkeit von ±1 Grad. Obwohl die Phase nicht durch ISO 10816 geregelt ist, ist sie für den nächsten Schritt – das Auswuchten – von entscheidender Bedeutung.

4.3. Drehzahlmesserkanal

Das Kit enthält einen Lasertachometer (optischer Sensor), der zwei Funktionen erfüllt:

• Misst die Rotordrehzahl (U/min) von 150 bis 60.000 U/min (bei einigen Versionen bis zu 100.000 U/min). Dadurch lässt sich feststellen, ob die Schwingung synchron zur Drehfrequenz (1×) oder asynchron ist.
• Erzeugt ein Referenzphasensignal (Phasenmarkierung) für die synchrone Mittelwertbildung und die Berechnung der Korrekturmassenwinkel während des Auswuchtvorgangs.

4.4. Anschlüsse und Anordnung

Das Standard-Kit enthält Sensorkabel mit einer Länge von 4 Metern (optional 10 Meter). Dies erhöht die Sicherheit bei Messungen vor Ort. Lange Kabel ermöglichen es dem Bediener, einen sicheren Abstand zu rotierenden Maschinenteilen einzuhalten, was den Arbeitsschutzanforderungen für die Arbeit mit rotierenden Anlagen entspricht.

Kapitel 5. Messmethodik und Bewertung nach ISO 10816 unter Verwendung von Balanset-1A

Dieses Kapitel beschreibt einen schrittweisen Algorithmus für die Verwendung des Balanset-1A-Geräts zur Durchführung von Schwingungsbewertungen.

5.1. Vorbereitung der Messungen

Identifizieren Sie die Maschine. Bestimmen Sie die Maschinenklasse (gemäß Kapitel 2 und 3 dieses Berichts). Beispielsweise gehört ein “45-kW-Ventilator auf Schwingungsdämpfern” zur Gruppe 2 (ISO 10816-3) mit einem flexiblen Fundament.

Softwareinstallation. Installieren Sie die Balanset-1A-Treiber und die Software vom mitgelieferten USB-Stick. Schließen Sie die Schnittstelleneinheit an den USB-Anschluss des Laptops an.

Montieren Sie die Sensoren.

• Installieren Sie Sensoren an Lagergehäusen. Montieren Sie sie nicht an dünnen Abdeckungen.
• Verwenden Sie Magnetfüße. Stellen Sie sicher, dass der Magnet fest auf der Oberfläche sitzt. Farbe oder Rost unter dem Magneten wirken als Dämpfer und verringern die Messwerte im Hochfrequenzbereich.
• Orthogonalität einhalten: Messungen in vertikaler (V), horizontaler (H) und axialer (A) Richtung durchführen. Balanset-1A verfügt über zwei Kanäle, sodass Sie beispielsweise V und H gleichzeitig an einer Stütze messen können.

5.2. Vibrometer-Modus (F5)

Die Balanset-1A-Software verfügt über einen speziellen Modus für die ISO 10816-Bewertung.

• Führen Sie das Programm aus.
• Drücken Sie F5 (oder klicken Sie auf die Schaltfläche “F5 – Vibrometer” in der Benutzeroberfläche). Ein Fenster für das Mehrkanal-Vibrometer wird geöffnet.
• Drücken Sie F9 (Ausführen), um die Datenerfassung zu starten.

Indikatoranalyse.

• RMS (Gesamt)Das Gerät zeigt die gesamte RMS-Schwinggeschwindigkeit (V1s, V2s) an. Diesen Wert vergleichen Sie mit den in der Norm tabellierten Grenzwerten.
• 1× VibrationDas Gerät misst die Schwingungsamplitude bei Drehfrequenz.

Wenn der RMS-Wert hoch ist (Zone C/D), aber die 1×-Komponente niedrig ist, liegt das Problem nicht in einer Unwucht. Es kann sich um einen Lagerfehler, Kavitation (bei einer Pumpe) oder elektromagnetische Probleme handeln. Wenn der RMS-Wert nahe am 1×-Wert liegt (z. B. RMS = 10 mm/s, 1× = 9,8 mm/s), überwiegt die Unwucht, und durch Auswuchten lassen sich die Schwingungen um etwa 95% reduzieren.

5.3. Spektralanalyse (FFT)

Wenn die Gesamtvibration den Grenzwert überschreitet (Zone C oder D), müssen Sie die Ursache ermitteln. Der F5-Modus enthält eine Registerkarte „Diagramme“.

Spektrum. Das Spektrum zeigt die Amplitude im Verhältnis zur Frequenz.

• Ein dominanter Peak bei 1× (Rotationsfrequenz) weist auf eine Unwucht hin.
• Spitzen bei 2×, 3× weisen auf Fehlausrichtung oder Lockerheit hin.
• Hochfrequentes “Rauschen” oder eine Vielzahl von Oberwellen deuten auf Defekte an Wälzlagern hin.
• Die Blattdurchlauffrequenz (Anzahl der Blätter × U/min) weist auf aerodynamische Probleme bei einem Ventilator oder hydraulische Probleme bei einer Pumpe hin.

Balanset-1A bietet diese Visualisierungen, wodurch es von einem einfachen “Compliance-Messgerät” zu einem vollständigen Diagnosewerkzeug wird.

Kapitel 6. Ausbalancieren als Korrekturmethode: Praktische Anwendung von Balanset-1A

Wenn die Diagnose (basierend auf 1× Dominanz im Spektrum) ein Ungleichgewicht als Hauptursache für die Überschreitung des Grenzwerts gemäß ISO 10816 anzeigt, ist der nächste Schritt die Auswuchtung. Balanset-1A implementiert die Einflusskoeffizientenmethode (Drei-Durchlauf-Methode).

6.1. Ausgleichstheorie

Eine Unwucht tritt auf, wenn der Schwerpunkt des Rotors nicht mit seiner Drehachse übereinstimmt. Dies verursacht eine Zentrifugalkraft. F = m · r · ω² die bei Drehfrequenz Vibrationen erzeugt. Das Ziel des Auswuchtens ist es, eine Korrekturmasse (Gewicht) hinzuzufügen, die eine Kraft erzeugt, die in ihrer Größe der Unwuchtkraft entspricht und ihr in ihrer Richtung entgegengesetzt ist.

6.2. Einflächenauswuchtverfahren

Verwenden Sie dieses Verfahren für schmale Rotoren (Lüfter, Riemenscheiben, Scheiben).

Einrichtung.

• Montieren Sie den Vibrationssensor (Kanal 1) senkrecht zur Drehachse.
• Richten Sie den Laserdrehzahlmesser ein und bringen Sie eine Markierung aus reflektierendem Klebeband am Rotor an.
• Wählen Sie im Programm F2 – Single Plane.

Lauf 0 – Anfang.

• Starten Sie den Rotor. Drücken Sie F9. Das Gerät misst die anfängliche Schwingung (Amplitude und Phase).
• Beispiel: 8,5 mm/s bei 120°.

Lauf 1 – Testgewicht.

• Stoppen Sie den Rotor.
• Befestigen Sie ein Testgewicht mit bekannter Masse (z. B. 10 g) an einer beliebigen Stelle.
• Starten Sie den Rotor. Drücken Sie F9. Das Gerät zeichnet die Änderung des Schwingungsvektors auf.
• Beispiel: 5,2 mm/s bei 160°.

Berechnung und Korrektur.

• Das Programm berechnet automatisch die Masse und den Winkel des Korrekturgewichts.
• Das Gerät kann beispielsweise folgende Anweisung geben: “Fügen Sie 15 g in einem Winkel von 45° zur Position des Testgewichts hinzu.”
• Die Funktionen von Balanset unterstützen geteilte Gewichte: Wenn Sie das Gewicht nicht an der berechneten Stelle platzieren können, teilt das Programm es in zwei Gewichte auf, die beispielsweise an Ventilatorflügeln angebracht werden können.

Durchlauf 2 – Überprüfung.

• Installieren Sie das berechnete Korrekturgewicht (entfernen Sie das Testgewicht, wenn das Programm dies erfordert).
• Starten Sie den Rotor und stellen Sie sicher, dass die Restvibration gemäß ISO 10816 auf Zone A oder B gesunken ist (z. B. unter 2,8 mm/s).

6.3. Zweiflächiges Auswuchten

Lange Rotoren (Wellen, Brechertrommeln) erfordern eine dynamische Auswuchtung in zwei Korrekturebenen. Das Verfahren ist ähnlich, erfordert jedoch zwei Schwingungssensoren (X1, X2) und drei Durchläufe (Initial, Testgewicht in Ebene 1, Testgewicht in Ebene 2). Verwenden Sie für dieses Verfahren den Modus F3.

Kapitel 7. Praktische Szenarien und Interpretation (Fallstudien)

Szenario 1: Industrieller Abluftventilator (45 kW)

Kontext. Der Ventilator ist auf einem Dach auf federartigen Schwingungsdämpfern installiert.

Klassifizierung. ISO 10816-3, Gruppe 2, flexible Fundamentierung.

Messung. Balanset-1A im F5-Modus zeigt RMS = 6,8 mm/s an.

Analyse.

• Gemäß Tabelle 3.1 liegt die B/C-Grenze für “Flexibel” bei 4,5 mm/s und die C/D-Grenze bei 7,1 mm/s.

Schlussfolgerung. Der Ventilator arbeitet in Zone C (eingeschränkter Betrieb) und nähert sich der Notfallzone D.

Diagnostik. Das Spektrum zeigt einen starken 1×-Peak.

Aktion. Auswuchten ist erforderlich. Nach dem Auswuchten mit Balanset-1A sank der Schwingungspegel auf 1,2 mm/s (Zone A). Der Ausfall wurde verhindert.

Szenario 2: Kesselspeisepumpe (200 kW)

Kontext. Die Pumpe ist fest auf einem massiven Betonfundament montiert.

Klassifizierung. ISO 10816-3, Gruppe 2, starre Fundamentierung.

Messung. Balanset-1A zeigt RMS = 5,0 mm/s.

Analyse.

• Gemäß Tabelle 3.1 liegt die C/D-Grenze für “starr” bei 4,5 mm/s.

Schlussfolgerung. Die Pumpe arbeitet in Zone D (Notfallzustand). Ein Wert von 5,0 mm/s ist für eine starre Montage bereits inakzeptabel.

Diagnostik. Das Spektrum zeigt eine Reihe von Oberwellen und einen hohen Rauschpegel. Der 1×-Peak ist niedrig.

Aktion. Auswuchten hilft nicht. Das Problem liegt wahrscheinlich an den Lagern oder an Kavitation. Die Pumpe muss zur mechanischen Inspektion angehalten werden.

Kapitel 8. Schlussfolgerung

Die Norm ISO 10816-1 und ihr spezieller Teil 3 bilden eine grundlegende Basis für die Gewährleistung der Zuverlässigkeit von Industrieanlagen. Der Übergang von der subjektiven Wahrnehmung zur quantitativen Bewertung der Schwinggeschwindigkeit (RMS, mm/s) ermöglicht es Ingenieuren, den Zustand von Maschinen objektiv zu klassifizieren und Wartungsarbeiten auf der Grundlage des tatsächlichen Zustands zu planen.

Die instrumentelle Umsetzung dieser Normen mit dem Balanset-1A-System hat sich als wirksam erwiesen. Das Gerät liefert messtechnisch genaue Messungen im Bereich von 5 bis 550 Hz (was die Standardanforderungen für die meisten Maschinen vollständig abdeckt) und bietet die erforderlichen Funktionen, um die Ursachen für erhöhte Schwingungen zu identifizieren (Spektralanalyse) und zu beseitigen (Auswuchten).

Für Betreiberunternehmen ist die Einführung einer regelmäßigen Überwachung auf Basis der ISO 10816-Methodik und von Instrumenten wie Balanset-1A eine direkte Investition in die Senkung der Betriebskosten. Die Möglichkeit, Zone B von Zone C zu unterscheiden, hilft dabei, sowohl vorzeitige Reparaturen an intakten Maschinen als auch katastrophale Ausfälle aufgrund der Nichtbeachtung kritischer Schwingungspegel zu vermeiden.

Ende des Berichts